1

Résultats des calculs SANDIA 2

C. Rospars (R&D/AMA)A. Courtois (Septen/GS)S. Ghavamian (R&D/AMA)

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Plan de la présentation

• Contexte industriel de l’étude

• Rappel historique (Projet SINUMO)

• Modèle actuel (Projet MECEN)

• Résultats

• Bilan

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Enjeux associés à la modélisation de la ruine des e nceintes de confinement

Contexte : sûreté des enceintes de confinement du Parc EDF

Objectif opérationnel final (IOP) : analyser de façon réaliste les modes de ruine en scénario accidentel (APRP, AG)

Objectif de l’IPA (et de la R&D…) : proposer/valider des méthodes et des outils de calculs de structures pour étayer les dossiers :

• Code_Aster®, mailleurs et logiciels de post-traitement• Lois non linéaires pour représenter la fissuration du béton• Prise en compte du chargement thermo-mécanique et du

vieillissement de la structure (retrait et fluage)• Éléments de validation sur structures

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster4

Pourquoi MECEN ?Enceinte

?

Enceinte

?

Taille (m)

Complexité

VSR (numérique)

PACE 1300 / 900

VSR (numérique)

PACE 1300 / 900

PAGE 1300 / 1450

SAS, Gousset

PAGE 1300 / 1450

SAS, Gousset

Maquettes d’enceinte

SANDIA 2 / MAEVA

Maquettes d’enceinte

SANDIA 2 / MAEVA

VSR (expérimental)

Karlsruhe

VSR (expérimental)

Karlsruhe

Éprouvettes

TEGG / LCPC / MECA / ECN

Éprouvettes

TEGG / LCPC / MECA / ECN

Cadre de R&D : le projet MECEN

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Retour sur quelques tentatives de validation des modè les de structure en béton…

Essais sur structures élémentaires « maîtrisées » (poutres, dalles…)

Essais sur maquettes « à grande échelle » :

• Très chers et donc assez rares : se regrouper et faire des compromis• On en attend souvent beaucoup : attention à leur représentativité vis-

à-vis des ouvrages « réels »• Début 2004, EDF s’appuyait notamment sur

• MAEVA : simulation de l’endommagement engendré lors de la séquence hors dimensionnement (cf. JUA 2004, calcul SEPTEN/SOCOTEC)

• Le 1er benchmark sur la ruine de la maquette SANDIA 2 (1998-2000, calcul R&D/AMA-Séchaud Ingénierie-SEPTEN) : maillage coques sur 1/8 de structure

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Modèle de la Phase (pre-test)

1998-99 : EDF modèle coque 3D (1/8 ème de l’enceinte)Pas de câbles (coque), précontrainte par thermique

EDF SEPTEN , R&D / Séchaud et Metz

Difficultés numériques (pas de convergence)

Premières tentatives de simulation de SANDIA 2

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Présentation de la maquette

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Prédire le comportement sous sollicitations mécaniques et thermiques

Phase I : pression d’air (pneumatique) (SIT, ILRT, LST)

Estimer la zone de fuite, et le niveau de sollicita tion conduisant à la perte d’étanchéitéIdentifier les mécanismes de dégradation de la stru cture

Phase II : pression d’eau (hydraulique) et d’air (« + thermique »)

Estimer la zone de ruine, et le niveau de sollicita tion au moment de la ruine

Objectifs du Benchmark ISP48

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Benchmark ISP48 : cahier des charges de notre étude

Modèle 3D maillage paramétré

Ingrédients : - béton (jupe, dôme, radier)

- les deux SAS (ouvertures + bouchons)

- câbles de précontraint H et V (90+108)

- armatures passives (4 nappes: 2H et 2V)

Chargement : - poids propre (cst)

- précontraintes (cst)

- pression hydraulique (cst)

- pression pneumatique (variable)

- thermique (en cours)

Analyse : - non linéaire matériaux (béton, armatures, câbles, liner)

- Code_Aster ®

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

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Déformée(p pneumatique = 1,42 MPa)

Endommagement

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

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Maillage paramétrique

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** Beginning data definition parameters* * * * * * * * * * * * * * * * * * * *** Nombre de division angulaire minimum 36div -> 1di v/10°ANG_DIV = 60 ;* Nombre de division entre liner et inner minimum 1d ivRI_DIV = 2 ;* Nombre de division entre inner et outer minimum 1di vRIO_DIV = 3 ;* Nombre de division entre outer et exterieur minimum 1divRO_DIV = 2 ;* Nombre de division profondeur nervure minimum 1di vRN_DIV = 2 ;* Nombre de division rougical minimum 10div -> 10div /(haut cylindre)V_DIV = 30 ;

** * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** Endding data definition parameters* * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** Beginning data definition parameters* * * * * * * * * * * * * * * * * * * *** Nombre de division angulaire minimum 36div -> 1di v/10°ANG_DIV = 60 ;* Nombre de division entre liner et inner minimum 1d ivRI_DIV = 2 ;* Nombre de division entre inner et outer minimum 1di vRIO_DIV = 3 ;* Nombre de division entre outer et exterieur minimum 1divRO_DIV = 2 ;* Nombre de division profondeur nervure minimum 1di vRN_DIV = 2 ;* Nombre de division rougical minimum 10div -> 10div /(haut cylindre)V_DIV = 30 ;

** * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** Endding data definition parameters* * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

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Maillage paramétrique 3D

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster13

Loi de Comportement

Modèle d’endommagement à 1 paramètre scalaire

klijklij CD εσ )1( −=

23

1

)(∑=

+><=i

ieq εε

Tension

ε Compression

ε

cctt DDD αα +=

β

εεεα

><><= ∑=

+3

12

,

,i eq

ict

ict )](exp[

)1(1

0,

,,0,

eqeqct

ct

eq

cteqct B

AAD

εεεε

−−

−−=

Béton : Loi de Mazars

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

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Loi de Comportement

Métaux : Loi élasto-plastique classique à écrouissage cinématique •Maillé avec des élements barres•Profil de tension basé sur :

la tension appliquée aux extrémités / frottement (avec courbure) / recul d’ancrage•

Pas de frottement•Les renforts et le béton sont maillés séparément

Câbles précontraints

3Y

X

Z

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

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Résultats aux points d’observation (SOL)

55 points de comparaison

Courbes des participants (rapport ISP48 AppendixAFinal.pdf)

Courbes de EDF (résultats Code_Aster ®)

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster16

SOL #3 - Radial Displacement @ Az. 135, El. 1.43

-10,00

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

0,00

0,39

0,79

1,18

1,57

Pressure (MPa)

Displace

ment (mm)

LST-Data-of-Record

LST-Dynamic

SFMT

EDF

0°

90°

135°

Springline

M/S, F/W

A/L

E/H

Section A – A' (not to scale)

Elevation 10.75 m

Elevation 0.0 m

A

A'

SOL #3 135°, El. 1.43 m, Displacement, Radial, Inside Liner Surface

B B

Basemat Top

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster17

SOL #4 - Radial Displacement @ Az. 135, El. 2.63

-10,00

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

0,00

0,39

0,79

1,18

1,57

Pressure (MPa)

Displace

ment (mm)

LST-Data-of-Record

LST-Dynamic

SFMT

EDF

0°

90°

135°

Springline

M/S, F/W

A/L

E/H

Section A – A' (not to scale)

Elevation 10.75 m

Elevation 0.0 m

A

A'

SOL #4 135°, El. 2.63 m, Displacement, Radial, Inside Liner Surface

B B

Basemat Top

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster18

SOL #14 - Radial Displacement @ Az. 334, El. 4.675 (E/H)

-10,00

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

0,00

0,39

0,79

1,18

1,57

Pressure (MPa)

Displace

ment (mm)

LST-Data-of-Record

LST-Dynamic

SFMT

EDF

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster19

SOL #26 - Rebar Strain, Outer Meridional @ Az. 135, El. 10.75

-0,10%

0,00%

0,10%

0,20%0,00

0,39

0,79

1,18

1,57

Pressure (MPa)

Strain

LST-DOR

LST-Dynamic

SFMT

EDF

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster20

Résultats…

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster21

Résultats…

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster22

Résultats …

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster23

Résultats …

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster24

Résultats …

Maillage EF et résultats Code_Aster ®

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•Avancées en terme de maîtrise des études•Validation-amélioration de Code_Aster ® (10 AL, 23 EL)•Les sources de difficultés pour une telle étude :

Erreurs dans le maillageErreurs dans les commandes Code_Aster ®

Erreurs dans les mises en données (fichier de commande Code_Aster ®)Qualité du modèle EFComportement non linéaire du béton arméTemps de calcul et taille des fichiers

Bilan opérationnel du calcul Sandia 2

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Outils de travail sur le maillage et les données

Développé par SINETICS (XML)Contrôles du maillage @

Manipulation des groupes de maillesConversion de format (Aster, Ansys, Davis, Ensight, Virtools, GMSH)

Réorganisation des mailles et nœudsAffichage des données (AFFE_CARA_ELEM)

Bilan Calcul Sandia 2

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster27

Complément d’investigation par ANSYSContrôle de maillage (anomalie câble, et finesse)

� Non détectée par Code_Aster ®

Bilan Calcul Sandia 2

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster28

Interpénétration des mailles volumiques

Davis

GMSH

���� Non détectable par MACR_INFO_MAIL

Bilan Calcul Sandia 2

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster29

XML

Erreurs dans les mises en données (fichier Code_Ast er ®)

���� Fiche d’évolution Code_Aster ®

Après corrections

Avant corrections

Nappes d’armature mal disposées (10 erreurs)

Bilan Calcul Sandia 2

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster30

� Fiche d’évolution Code_Aster ®

Erreurs dans les mises en données (fichier Code_Ast er ®)

Sections des nappes d’armature (1 erreur)

Bilan Calcul Sandia 2

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster31

Qualité du modèle EFDiscrétisation des câbles de précontraints

Degré de cohérence entre la discrétisation du béton et des câbles.

Bilan Calcul Sandia 2

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster32

Qualité du modèle EF

Discrétisation des câbles de précontraints

Degré de cohérence entre la discrétisation du béton et des câbles.

���� Fiche d’évolution Code_Aster ®

Bilan Calcul Sandia 2

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IntervenantsProix J.M.Badel P.Fléjou J.L.Tardieu N.Abbas M.Michel-Ponnelle S.Lefebvre J.P.Ghoussoub J.

Ilie L.

Hery J.F.Laleuf J.C.Thibaud G.Mouton C.

AMA

Partenaire

SINETICS

Geonumeric

Séchaud et MetzThechi E.Auclair D.

Wyniecki P.Lovinfosse D.

Bilan Calcul Sandia 2

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster34

Conclusions générales

Benchmark OCDE sur SANDIA 2

– Confirme la difficulté à conduire des calculs d’end ommagement sur structures avec nos outils et le besoin de R&D pour les maîtriser dans un cadre industriel

– Permet de se confronter aux pratiques d’équipes internationales

– Déception : ne pas avoir pu livrer le calcul thermo-mécanique dans les temps

Les acquis

– Confiance accrue dans la modélisation de la fissuration des enceinte s : résultats Code_Aster® globalement cohérents avec mesures et simulations des partenaires

– Report d’un calcul 3D d’enceinte P4 en AG, jugé trop risqué au stade actuel

– Nécessité de mieux contrôler les maillages hybrides , avec d’autres outils que Gibi(contribution R&D/SINETICS avec DAVIS et XMeshLab)

– Renforcement des exigences de contrôle dans les pre scriptions d’études d’enceinte pour la partie de maillage (ex. : FLA2, modélisation sans endommagement)

Perspectives

– Pour la DIN : calcul d’enceinte en AG (2008) et tours d’aéroréfrigérant (dès 2006)

– Pour la R&D (Projet BILOBA) : calculs thermo-mécaniques prévus dans l’ISP48

Jeudi 16 mats 2006 Journée Annuelle des Utilisateurs du Code_Aster35

MERCI POUR VOTRE ATTENTION

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Simulation de l’effet du chargement HD de MAEVA

20.41

46.20

7.0466

.78

PWR containment

MAEVA

1,5x Pd